Тезисы выступления на педагогическом совете Гравитационные волны

Тезисы выступления на педагогическом совете

«Гравитационные волны»

Из опыта работы учителя физики МБОУ Шк №65 Мартасовой Э.Г.

Будущее человечества – в космосе.

К.Э. Циолковский

           Нам всегда было интересно всё, что связано с астрономией и космонавтикой. Кто не мечтает о собственном телескопе, о полёте к звёздам? О том, чтобы посмотреть на нашу планету такими же глазами, какими смотрел наш земляк, космонавт, герой РФ, Олег Дмитриевич Кононенко (рис.1). Эту фотографию мы получили в качестве награды за участие в конкурсе «Команда 2010», организованного ЦСКБ «Прогресс». Космос  в переводе с греческого означает «мир». В современной науке космос –  пространство с находящимися в нем небесными телами: метеорами, астероидами, кометами, планетами, звёздами, галактиками, скоплениями галактик. Сегодня интересно изучать реально наблюдаемые объекты, находящиеся близко и далеко в космическом пространстве: Мы охотно следим за удивительными событиями – открытиями, происходящими в науке.

           Так 11 февраля 2016 года ученые научных объединений VIRGO и LIGO (рис.2) представили доказательства существования гравитационных волн, предсказанных Эйнштейном сто лет назад.

           Нам стало интересно, что же такое  гравитационные волны, как они действуют и, главное, — что дает их открытие.
О гравитации мы знаем из классической физики. Существует две теории. Первая, более поверхностная и очевидная, — это гравитация Ньютона. В ней все достаточно просто: чем тяжелее тело, тем сильнее оно притягивает к себе другие объекты. При этом притяжение резко падает с расстоянием согласно закону обратных квадратов.

           Существует и другая теория. Это общая теория относительности (ОТО), сформулированная Альбертом Эйнштейном. В 1915 г., в ней гравитация рассматривается куда глубже. Согласно ей, любое тело, обладающее массой, искривляет единое временно-пространственное «полотно» — и чем больше масса, тем сильнее оно будет искривлено. Вот эти искажения пространства – времени и есть гравитационные волны. Говоря кратко, ОТО вскрывает геометрическое происхождение гравитации.

           Сложность обнаружения гравитационных волн заключалась в том, что гравитация сама по себе невероятно слаба – в 10⁴⁰ раз слабее любых электромагнитных импульсов.

           Мы не можем зафиксировать на Земле гравитационные волны, исходящие от Луны и других небольших космических объектов, так как их массы и скорости передвижения недостаточно велики.

           Иное дело двойные системы массивных объектов вроде звезд и черных дыр. Будучи относительно близко друг от друга, они вращаются одновременно в двух направлениях — вокруг общего центра тяжести между ними и вокруг собственной оси. Поскольку двойные системы имеют тенденцию к слиянию, они вращаются все ближе друг к другу, а оттого все интенсивнее. Такой такое движение, по мнению самого Эйнштейна, создает сильные гравитационные волны.

           Поиски гравитационных волн стартовали примерно полвека назад. Джозеф Вебер сконструировал первый резонансный детектор: цельный двухметровый алюминиевый цилиндр с чувствительными пьезодатчиками по бокам и хорошей виброизоляцией от посторонних колебаний. В 1969 году Вебер в ходе одного из сеансов   прямым текстом сообщил, что зарегистрировал «звучание гравитационных волн» сразу в нескольких детекторах, разнесенных друг от друга на два километра. Заявленная им амплитуда колебаний оказалась неправдоподобно большой. Сообщение Вебера было встречено научным сообществом с большим скепсисом. 

           В наше время  поиском гравитационных волн занялись ученые из LIGO. Они  построили титаническую установку, представляющую две 4-километровые перпендикулярные трубы, наполненные вакуумом . Сквозь них пропускаются лазерные лучи, время прохождения которых четко фиксируются, — вместе это так называемый гравитационно-волновой интерферометр. Когда гравитационная волна проходит через Землю, пространство искажается и лазер сначала замедляется в первой трубе, а затем ускоряется во второй — или наоборот.

           14 сентября 2015 года в астрофизике произошло такое событие, которого ждали десятилетия! Обновленная обсерватория LIGO зарегистрировала гравитационно-волновой всплеск, порожденный слиянием двух черных дыр с массами 29 и 36 солнечных масс в далекой галактике на расстоянии примерно 1,3 млрд. световых лет. (Рис.3)

           Открытие гравитационных волн – явление космического масштаба, раньше  мы не могли это сделать в земных условиях. Это дает надежду в дальнейшей перспективе расширить человечеству свои возможности в науке, технологиях. Гравитационные волны позволят исследовать объекты, которые скрывают от нас галактики и туманности. Перед нами открылся мощный канал общения со Вселенной,  до этого мы просто  были не способны ее слышать.    

           Благодаря открытию гравитационных волн в наших глазах открылась целая Вселенная, как на рисунке ученицы нашей школы Поздняковой Камиллы, которая участвовала во всероссийском конкурсе «Русский космос» (рис.4).

           Нам хочется свою будущую профессию связать с космонавтикой. Действительно, как говорил К. Э. Циолковский «Будущее человечества — в космосе».

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Краткое описание документа:

Тезисы выступления на педагогическом совете

на тему: «Гравитационные волны»

из опыта работы учителя физики МБОУ Шк №65 Мартасовой Э.Г.и учащихся 10-11 классов

Будущее человечества – в космосе. К.Э. Циолковский

Нам всегда было интересно всё, что связано с астрономией и космонавтикой. Кто не мечтает о собственном телескопе, о полёте к звёздам?